Improvement of Bit Error Rate using the Optimal Parameters of Optical Phase Conjugator in WDM System with Non Zero - Dispersion Shifted Fiber

비영 분산 천이 광섬유를 갖는 WDM시스템에서 광 위상 공액기의 최적 파라미터를 이용한 비트 에러율 개선

  • 이성렬 (목포해양대학교 해양전자통신공학부)
  • Published : 2006.10.31

Abstract

The numerical methods of finding out the optimal position of optical phase conjugator (OPC) and the optimal fiber dispersions are prosed, which are able to effectively compensate overall channels in $8{\times}40Gbps$Gbps WDM system with non zero - dispersion shifted fiber (NZ-DSF) as an optical fiber. And BER characteristics in the system with two induced optimal parameters are compared with those in the system with the currently used mid-span spectral inversion (MSSI) in order to confirm the availability of the proposed methods. It is confirmed that the applying two induced optimal parameters into WDM system contribute to reduce power penalty to 4 times than that of WDM system with the conventional MSSI. Thus, the methods proposed in this research will be expected to alternate with the method of making a symmetrical distribution of power and local dispersion in real optical link which generates a serious problem if it was not made but it is the condition in the case of applying the OPC into multi-channels WDM system.

본 논문에서는 광 전송로로 비영 분산천이 광섬유 (NZ-DSF ; Non Zero - Dispersion Shifted Fiber)를 이용한 $8{\times}40Gbps$ WDM 시스템에서 모든 채널을 효과적으로 보상할 수 있는 광 위상 공액기 (OPC ; Optical Phase Conjugator)의 최적 위치와 광섬유의 최적 분산 계수 값을 도출하는 수치적 방법을 제안하였다. 이 방법의 유용성을 확인하기 위하여 도출된 두 최적 파라미터를 갖는 시스템에서의 비트 에러율 (BER ; Bit Error Rate) 특성 을 현재 일반화된 MSSI(Mid-Span Spectral Inversion)에서 의 BER 특성과 비교하였다. 최적 파라미터들을 갖는 OPC를 WDM 시스템에 적용하게 되면 채널 간 파워 패널티를 4배 이상으로 감소시킬 수 있다는 것을 알 수 있었다. 따라서 본 논문에서 제안한 방법은 WDM시스템에 OPC를 적용하고자 할 때 전제가 되어야 하지만 실제 광 전송 링크에서 구현하기 어려운 OPC를 중심으로 한 광 신호 전력과 총 분산 값의 대칭 문제를 해결해야 하는 방법을 대체할 것으로 예상된다.

Keywords

References

  1. N. Shibata, K. Nosu, K. lwashita and Y. Azuma, 'Transmission limitations due to fiber nonlinearities in optical FDM systems', IEEE J Select. Areas in Comm., vol. 8, no. 6, pp. 1068-1077, 1990 https://doi.org/10.1109/49.57810
  2. ITU Recommendation 'Characteristics of a non-zero dispersion shifted single-mooe optical fibre cable' G.655, 2003
  3. A. R. Chraplyvy, 'Limitations on lightwave communications imposed by optical-fiber nonlinearities', J. Lightwave Technol., vol. 8, no. 10, pp. 1548 -1557, 1990 https://doi.org/10.1109/50.59195
  4. S. Watanabe and M. Shirasaki, 'Exact compensation for both chromatic dispersion and Kerr effect in a transmission fiber using optical phase conjugation', J. Lightwave Technol., vol. LT-14, no. 3, pp. 243-248, 1996
  5. C. Lorattanasane and K. Kikuchi, 'Design of long-distance optical transmission systems using midway optical phase conjugation', IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 7, no. 11, pp 1375-1377, 1995 https://doi.org/10.1109/68.473503
  6. S. Watanabe, S. Takeda, G. Ishikawa, H. Ooi, J. G. Nielsen and C. Sonne, 'Simultaneous wavelength conversion and optical phase conjugation of 200 Gb/s (5${\times}$40 Gb/s) WDM Signal using a highly nonlinear fiber four-wave mixing', ECOC 97 Conf., pp. 1-4, 1997
  7. F. Forghieri, R. W. Tkach and A. R. Chraplyvy, 'WDM systems with unequally spaced channels', J. Lightwave Technol., vol. LT-13, no. 5, pp. 889-897, 1995
  8. 이성렬, 김지웅, 손성찬, '320 Gbps 강도 변조 직접 검파 WDM 시스템의 채널 보상에서 상호 위상 변조의 영향', 한국해양정보통신학회논문지, 8권 6호, pp. 1234-1242, 2004년 10월
  9. G. P. Agrawal, Nonlinear Fiber Optics, Academic Press, 2001
  10. M. Wu and W. I. way, 'Fiber nonlinearity limitations in ultra-dense WDM systems', J. Lightwave Technol., vol. 22, no. 6, pp. 1483-1498, 2004 https://doi.org/10.1109/JLT.2004.829222
  11. K. Inoue, 'Four-wave mixing in an optical fiber in the zero-dispersion wavelength region', J. Lightwave Technol., vol. LT -10, no. 11, pp. 1553-1561, 1992
  12. G. P. Agrawal, Fiber-optic communication systems, John Wiley & Sons, Inc., 2002
  13. S. Kawai and K. Iwatsuki, 'System design of filter-guided soliton transmission considering amplitude noise and timing jitter', J. Lightwave Technol., vol. 16, no. 12, pp.2347-2354, 1998 https://doi.org/10.1109/50.736601
  14. 이성렬, 'Mid-Span Spectral Inversion 기법을 채택한 장거리 광 전송 시스템에서의 증폭기 간격에 따른 비트 에러율', 한국항행학회논문지 9권 2호, pp. 109-120, 2005